WO2010016347A1 - 水蒸気プラズマ生成装置、並びに水蒸気プラズマを用いた滅菌・殺菌方法及び抗酸化処理方法 - Google Patents

水蒸気プラズマ生成装置、並びに水蒸気プラズマを用いた滅菌・殺菌方法及び抗酸化処理方法 Download PDF

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WO2010016347A1
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water vapor
vapor plasma
heated
plasma
oil
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PCT/JP2009/062295
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長吉 佐藤
久治 大木
俊彦 花井
憲吉 佐藤
邦生 佐藤
昭男 古賀
璋 山本
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Sato Chokichi
Ohki Hisaharu
Hanai Toshihiko
Sato Kenkichi
Sato Kunio
Koga Akio
Yamamoto Akira
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    • A23L3/00—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs
    • A23L3/005—Preservation of foods or foodstuffs, in general, e.g. pasteurising, sterilising, specially adapted for foods or foodstuffs by heating using irradiation or electric treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23B—PRESERVING, e.g. BY CANNING, MEAT, FISH, EGGS, FRUIT, VEGETABLES, EDIBLE SEEDS; CHEMICAL RIPENING OF FRUIT OR VEGETABLES; THE PRESERVED, RIPENED, OR CANNED PRODUCTS
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    • A61L2202/20—Targets to be treated
    • A61L2202/21—Pharmaceuticals, e.g. medicaments, artificial body parts

Definitions

  • the present invention relates to a water vapor plasma generator, and a sterilization / sterilization method and an antioxidant treatment method using water vapor plasma.
  • a sterilization / sterilization apparatus for food or the like for example, one using heated steam is known (International Publication No. 2004/068003 pamphlet). Specifically, jet water is introduced from one of the cylindrical bodies filled with the heated body composed of a plurality of spheres, and the heated body is induction-induced through an excitation coil wound around the outer circumference of the cylindrical body. By heating, heating steam is ejected from the other side of the cylindrical body. An apparatus for sterilizing and sterilizing by injecting this heated steam onto food or the like is described.
  • antioxidants for example, a method of adding oxyacid (Japanese Patent Laid-Open No. 07-258682), a method of adding soy sauce produced as a by-product in the process of soy sauce brewing (Japanese Patent Laid-Open No. 11-012592), A method of imparting antioxidant properties by adding ⁇ -lipoic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-013630) has been studied.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can stably sterilize and sterilize a large amount of an object to be processed in a short time, and can stably stabilize a water vapor plasma capable of antioxidant treatment of an oil component-containing substance. It is an object of the present invention to provide a water vapor plasma generation apparatus that can be generated in the above manner.
  • the inventors of the present invention have made researches focusing on very active atoms and molecules of plasma, and can stably generate water vapor plasma by using an apparatus having a plurality of heated members having a specific configuration.
  • the present invention was completed. Moreover, it discovered that the sterilization and sterilization effect were acquired by the process for a short time by irradiating the to-be-processed object with the water vapor plasma produced
  • Water vapor plasma comprising: a heated body that flows out the flowing water vapor as water vapor plasma, and has conductivity; and a coil that is wound around the heated body and that is supplied with a high frequency and electromagnetically heats the heated body.
  • a generating device The heated body is composed of a plurality of heated members integrally connected from the water vapor inflow side to the water vapor plasma outflow side, The plurality of heated members include a through-hole whose number is gradually reduced from the inflow side of the water vapor to the outflow side of the water vapor plasma, and the water vapor together with the through hole on at least one of the surfaces facing each other.
  • a recess that constitutes the passband of The coil has a hollow tube at the center of its linear body, and the hollow tube is a water vapor plasma generator, which is a flow path through which a coolant flows.
  • the present invention is a method for sterilizing and sterilizing an object to be processed, including a step of irradiating the object to be processed with water vapor plasma generated using the above apparatus.
  • the present invention is also a method for antioxidant treatment of an oily component, including a step of irradiating the oily component-containing substance with water vapor plasma generated using the above apparatus.
  • the present invention is also a food production method including a step of irradiating the food with water vapor plasma generated using the above apparatus.
  • the present invention it is possible to provide a water vapor plasma generation apparatus that can stably generate water vapor plasma.
  • a water vapor plasma generation apparatus that can stably generate water vapor plasma.
  • it is easy to irradiate food without destroying nutrients in food by irradiating such water vapor plasma to objects such as food. Can be sterilized and sterilized. As a result, the state of preservation of foods and the like in a high temperature and high humidity region can be kept good.
  • the oil component-containing substance can be easily subjected to an antioxidant treatment in a very short time without destroying the components in the substance.
  • the storage period of foods, supplements, medicines and the like containing oily components can be greatly extended.
  • foods and the like that are difficult to market due to anti-oxidation treatment can be put on the market by performing an antioxidant treatment with a simple method.
  • Example of water vapor plasma generator used in the present invention is a side view of an example of a heated disk member positioned at the extreme end on the side where water vapor flows from the steam boiler, and (B) is a front view of the heated disk member shown in FIG. It is.
  • (A) is a side view of an example of a heated disk member located at the extreme end on the side from which water vapor plasma flows out, and (B) is a front view of the heated disk member shown in FIG. 3 (A).
  • (A) is a cross-sectional view showing one configuration of a processing chamber for irradiating water vapor plasma of the present invention, and (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of the processing chamber shown in (A).
  • (A) is a cross-sectional view showing one configuration of a processing chamber for irradiating water vapor plasma of the present invention
  • (B) is a cross-sectional view taken along the line BB of the processing chamber shown in (A).
  • the water vapor plasma generator of the present invention includes a heated body and a coil for electromagnetically heating the heated body.
  • the water vapor that has flowed into the heated body is heated in the heated body, becomes ionized, and flows out as water vapor plasma.
  • the object to be heated for heating water vapor is wound by a coil for electromagnetic induction heating.
  • the heated object is heated by electromagnetic induction by supplying high frequency to the coil. Since the member to be heated is heated by electromagnetic induction, it needs to be a member having conductivity.
  • the water vapor plasma of the present invention is preferably at 250 ° C. to 850 ° C.
  • the member to be heated is preferably made of a material having stability even at a temperature of 850 ° C. Specific examples include iron, stainless steel, and copper.
  • the flowing water vapor is heated by the heated body, but is preferably heated to 250 ° C. or higher. This is because the water vapor plasma is stably generated when the temperature is 250 ° C. or higher.
  • the high-frequency output is preferably 30 kW or more. This is because water vapor plasma can be generated stably.
  • the member to be heated is composed of a plurality of members to be heated integrally connected from the inflow side of the water vapor to the outflow side of the water vapor plasma.
  • the plurality of heated members are provided with through-holes whose number is gradually reduced from the inflow side of the water vapor to the outflow side of the water vapor plasma, and the through holes on at least one of the surfaces facing each other. A recess that forms a water vapor passage area is formed.
  • the water vapor that has flowed into the heated body is heated by the electromagnetic induction heated heated body, and the number of through holes and water vapor that gradually decreases toward the outflow side. Passes through the recesses that make up the zone At this time, since the heated member is gradually restricted in the passage area toward the outflow side, the steam gradually expands while colliding with the heated disk member, and the force passing through the through hole gradually increases. As a result, it becomes ionized and flows out as water vapor plasma.
  • the coil wound around the heated body has a hollow tube at the center of the wire. It is necessary to flow a coolant through the hollow tube.
  • the type of the coolant is not particularly limited, but it is preferable from the viewpoint of cost to use water.
  • the temperature of the cooling liquid is not particularly limited, but when cooling water is used, it may be about 10 to 40 ° C. close to normal temperature.
  • the plasma processing apparatus 1 is a water vapor plasma generated by a water vapor plasma generating apparatus 10 for microorganisms and pests such as general living bacteria, coliform bacteria, and spore bacteria present on the surface of an object to be processed such as food, food, data, and pharmaceuticals. It is a device that sterilizes and sterilizes by means of. In addition, it is an apparatus for subjecting oily component-containing substances such as foods, supplements, medicines, quasi drugs, cosmetics, and feeds to an antioxidant treatment with water vapor plasma generated by the water vapor plasma generator 10.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a water vapor plasma generation device 10, a processing chamber 20, an inverter 30, a steam boiler 40, and a coolant tank 50.
  • the water vapor plasma generation apparatus 10 is an apparatus that generates water vapor plasma that irradiates an object to be processed such as food.
  • the water vapor plasma generator 10 includes a heated body 11, a coil 12 for electromagnetically heating the heated body 11, a heat insulating material 13 that covers and heats the heated body 11, and a steam boiler 40 on the heated body 11.
  • a water vapor inflow portion 71 for inflowing the water vapor generated in step 1 a water vapor plasma outflow portion 72 for outflowing the water vapor plasma generated from the heated body 11, and an injection nozzle for injecting the water vapor plasma into the processing chamber 20 73.
  • the water vapor plasma generator 10 is protected by a plastic insulating cover (not shown).
  • the heated object 11 is heated by electromagnetic induction by the coil 12 to which the high frequency current from the inverter 30 is supplied.
  • the heated body 11 is preferably composed of a plurality of heated disk members 11a having conductivity.
  • the object to be heated is not necessarily a disk member, but a disk shape is preferable in view of the efficiency of electromagnetic induction heating of the object to be heated by a coil.
  • a conductive material is used, for example, a metal such as iron, stainless steel, nickel, titanium, or a conductive ceramic material such as carbon ceramic.
  • the plurality of heated disk members 11 a are integrally connected from the steam boiler 40 side to the steam plasma flow side to the steam plasma flow side. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the heated disk member 11a is formed with a plurality of through holes 111a, and a plurality of grooves 112a are formed on the front and back surfaces of the heated disk member 11a. .
  • FIG. 2 shows a heated disk member 11a positioned at the extreme end on the side where water vapor flows from the steam boiler 40
  • FIG. 3 shows a heated disk member 11a positioned at the extreme end on the side where water vapor plasma flows out. Show.
  • the through-holes 111a formed in the heated disk member 11a are formed so that the number thereof gradually decreases from the steam boiler 40 flowing side toward the water vapor plasma flowing side.
  • the number of through-holes 111a formed in the heated disk member 11a disposed at the extreme end on the side where water vapor flows from the steam boiler 40 is, for example, 100, one on the side where water vapor plasma flows out.
  • the number of through holes 111a formed in the heated disk member 11a disposed at the end is, for example, ten.
  • the number of members to be heated integrally provided and the number is determined according to the output of the high frequency, the frequency, the type and amount of the object to be processed, and the like.
  • a space 113a (FIG. 1) is formed between the plurality of heated disk members 11a.
  • the range of water vapor that has flowed into the body 11 to be heated is limited only in the space 113a and the through-hole 111a, and the number of through-holes 111a decreases as it moves toward the water vapor plasma. The range is gradually limited.
  • the water vapor flowing into the heated body 11 is heated to a temperature of 250 ° C. or higher by the heated body 11 heated by electromagnetic induction, and gradually decreases in number toward the outflow side and in the space 113a. Passing through only, the passage area is gradually limited toward the outflow side. For this reason, the water vapor gradually expands while colliding with the heated disk member 11a, and the force passing through the through hole 111a gradually increases. As a result, the water vapor becomes ionized and flows out as water vapor plasma. In addition, although the passage area is gradually restricted toward the outflow side, the inflowing water vapor does not flow backward.
  • steam which flowed into the to-be-heated body 11 is electromagnetic induction heating
  • steam heated is lower than 250 degreeC, it exists in the tendency for water vapor
  • the through holes 111a and the grooves 112a are respectively formed in a plurality of square plates. Then, each square plate is joined by welding. A plurality of joined square plates can be used as they are to be heated as they are to be heated, and can also be made to be heated by forming them into a disk shape with a lathe.
  • the coil 12 has a hollow tube at the center of the wire body, and prevents the coil 12 itself from generating heat by flowing a cooling liquid from the inflow hose 51 to the hollow tube, and the fluid that passes through the heated body 11. The temperature can be stabilized. If the coolant is not supplied to the coil 12, the temperature of the fluid passing through the heated object 11 becomes unstable, and water vapor plasma cannot be generated.
  • the inverter 30 is a device that applies high-frequency induction heating to the heated object 11 via the coil 12.
  • the inverter 30 is a high-frequency inverter, and the high-frequency output is preferably about 30 to 500 kW, and the frequency is preferably 10 to 20 kHz.
  • the inverter 30 is electrically connected to the coil 12 by a conductive wire 31.
  • the water vapor plasma generation apparatus 10 can stably generate the water vapor plasma.
  • the coolant inflow hose 51 from the coolant tank 50 also passes through the inverter 30 to remove heat from the semiconductor elements and the like disposed therein.
  • the steam boiler 40 is connected to the water vapor plasma generation apparatus 10 via a water vapor inflow portion 71 by a conduit 60.
  • the conduit 60 is provided with an on-off valve 61 and a check valve 62 for steam generated by the steam boiler 40.
  • the coolant tank 50 allows the coolant to flow into one end of the wire body of the coil 12 and also removes the inside of the inverter 30 from the inflow hose 51 and causes the coolant to flow out from the other end of the wire body of the coil 12. And an outflow hose 52.
  • the processing chamber 20 includes a cylindrical main body 21, an object input port 22 disposed above the main body, an object input adjusting unit 23, and a water vapor plasma irradiation opening 24 formed on the side wall of the main body 21. And an installation base 25 that supports the main body 21.
  • a water vapor plasma introduction tube 74 is connected to the water vapor plasma irradiation opening 24.
  • the temperature of the water vapor plasma in the main body 21 is a stable temperature between 250 ° C. and 850 ° C.
  • the temperature of the water vapor plasma can be appropriately set according to the type of the object to be processed.
  • the object to be processed is supplied from the object input port 22.
  • water vapor plasma is irradiated to the workpiece. Thereby, plasma irradiation processing is performed.
  • the processing chamber 20 can be appropriately changed in design according to the type of the object to be processed.
  • the workpiece is introduced from above the processing chamber, and the water vapor plasma is instantaneously irradiated while dropping due to gravity.
  • the processing chamber is designed to be long in the horizontal direction, By using it, it is possible to design it so that plasma can be irradiated for a relatively long time.
  • the design should be changed as appropriate, such as installing a net to hold a piece of meat at the plasma inlet in the processing chamber and installing a saucer for the dissolved oil at the lower part. Is possible.
  • the structure of the heated body 11 is configured such that the passage region of the water vapor that flows in is gradually limited toward the outflow side. Further, by supplying a cooling liquid to the wire body of the coil 12 and stabilizing the temperature of the water vapor passing through the heated body 11, the high-frequency inverter 30 can supply a high frequency. As a result, stable water vapor plasma can be generated. Therefore, it has become possible to use water vapor plasma for various purposes.
  • the present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
  • the heated object 11 is configured by the heated disk member 11a has been described.
  • the member to be heated may be in the shape of a square, a sphere, an indeterminate block, or the like.
  • the example in which the number of through-holes 111a formed in the heated disk member 11a is gradually reduced from 100 to 10 toward the outflow side has been described.
  • the method of reducing the sheath is determined according to the number and size of the heated disk member 11a itself, the output of the high frequency, the frequency, the type and amount of the object to be processed, and the like.
  • the example in which the groove 112a is formed in the heated disk member 11a to form the space 113a has been described.
  • any concave portion that can form the space 113a may be used. It is also possible to form a heated disk member to form.
  • the heated disk members 11a may be formed on only one of the opposing surfaces. Further, depending on the position where the heated disk member 11a is disposed, there is a case where the groove 112a is not formed.
  • the steam boiler 40 is used to generate water vapor that flows into the heated object 11 .
  • any device that generates water vapor may be used.
  • water is stored in a tank. The water flowing out may be heated electrically to generate water vapor.
  • the configuration of the processing chamber 20 can be appropriately changed depending on the type of the object to be processed. For example, when a drop type such as the processing chamber 20 is used, since the time during which the object to be processed is irradiated with water vapor plasma is short, sterilization / sterilization processing of foods with small grains such as wheat, flaxseed, rapeseed, etc. Particularly suitable for antioxidant treatment of vegetable oil raw materials.
  • the processing chamber includes a processing chamber main body, a horizontal cylindrical shape in which an object to be processed is accommodated and a mesh portion accommodated in the processing chamber, and a screw blade fixed to the mesh portion and stirring the object to be processed. It is preferable to use a processing chamber provided with a rotating body housed in the motor, a motor for rotating the rotating body, and a water vapor plasma supply unit for supplying water vapor plasma into the processing chamber.
  • the processing chamber 211 is housed in the processing chamber and also has a mesh-like rotating body 212 in which an object to be processed such as food is stored, and a water vapor plasma supply unit that supplies water vapor plasma into the processing chamber.
  • 213 a motor 214 that rotationally drives the mesh-like rotating body 212, a gear portion 215 (215a, 215b) that fixes the mesh-like rotating body 212 and transmits the driving force of the motor 214 to the mesh-like rotating body 212,
  • An input unit 216 for inputting an object to be processed into the net-like rotating body 212, and a guide plate 219 for disposing the object to be processed after sterilization and sterilization are disposed on the opposite side of the input unit 216. ing.
  • the rotating body 212 is for stirring the contained object in sterilization / sterilization treatment and antioxidant treatment.
  • the rotating body 212 includes a mesh part 212a, screw blades 212b, a stirring plate 212c, and a fixed part 212d.
  • the net part 212a is configured by a horizontal cylindrical net.
  • the mesh portion 212a has a mesh size changed according to the fineness of the object to be processed.
  • One end of the net part 212a has an input opening 212e into which the object to be processed is input, and the other end of the net part 212a has an extraction opening 212f from which the object to be processed is taken out.
  • the screw blade 212b stirs the object to be processed accommodated in the mesh part 212a.
  • the screw blades 212b are continuously formed in a spiral shape, and can be rotated with the central axis of the mesh portion 212a as a rotation axis.
  • the thickness of the screw blade 212b is changed according to the type of the object to be processed. Therefore, the thickness of the rotating body 212 is changed according to the type of the object to be processed. Therefore, in the rotating body 212, the size of the mesh of the mesh portion 212a, the thickness of the screw blade 212b, and the like can be adjusted according to the type of the object to be processed.
  • the stirring flat plate 212c is accommodated in the mesh part 212a together with the screw blades 212b and stirs the workpiece.
  • the stirring plate 212c is used when the object to be processed is, for example, noodles and the rotation speed of the rotating body 12 is low.
  • the stirring flat plate 212c is fixed at equal intervals on the inner peripheral surface of the net 212a along the extending direction of the net 212a.
  • the pair of fixing portions 212d are for detachably storing and fixing the rotating body 212 in the processing chamber 212 via the gear portion 215.
  • the fixed part 212d is formed on the forest.
  • the pair of fixing portions 212d are attached to both ends of the net portion 212a, and screw holes (not shown) into which the bolts 217 are screwed are formed.
  • the fixing portions 212d are fixed to the pair of gear portions 212 disposed in the processing chamber 211 by screwing bolts 217 into the screw holes, respectively.
  • the water vapor plasma supply unit 213 is connected to a water vapor plasma generator, and is constituted by a bifurcated tube.
  • the water vapor plasma supply unit 213 is disposed above the rotating body 212 in the processing chamber 211.
  • a plurality of holes 213a (FIG. 4B) for discharging water vapor plasma are formed.
  • a gear 218 a is fixed to the rotating shaft 214 a of the motor 214 in the processing chamber 211.
  • the gear 218a meshes with the gear portion 215a on the input portion 216 side. Therefore, the driving force of the motor 214 is transmitted to the rotating body 212 via the gear 218a and the gear portion 215a.
  • a gear 218b is arranged at a position parallel to the gear 218a below the processing chamber 211.
  • the gear 218b also meshes with the gear portion 215a on the closing portion 216 side to assist and support the rotation of the gear portion 215a.
  • the bearing 220 is disposed in the processing chamber 211 to guide the inner peripheral surface of the gear portion 215a in order to prevent the rotating body 212 from floating.
  • gears 218c and 218d provided in the processing chamber 211 are meshed with the gear portion 215b on the guide plate 219 side in parallel.
  • the gear portion 215b is supported and rotated smoothly by the gears 218c and 218d.
  • the processing chamber can be configured as shown in FIG. Hereinafter, based on FIG. 5, only a different part from FIG. 4 is demonstrated.
  • the rotating body 212 includes a rotating shaft 222g.
  • the rotating shaft 222g and the screw blade 222b continuously formed in a spiral are integrally formed.
  • the rotating shaft 222g is detachably connected to a rotating shaft of a motor (not shown), and is rotatably supported outside the processing chamber 211.
  • the rotating body 212 does not include the stirring plate 212c in the form of FIG.
  • the rotating shaft 212g of the rotating body 212 is rotationally driven by a motor to rotate the rotating body 212.
  • the rotating body 212 can be rotated with a configuration easier than that of the first embodiment, and processing similar to that of the embodiment of FIG. 4 can be performed.
  • the object to be processed can be sterilized and sterilized by putting the object to be processed into the processing chamber described above and irradiating the object with the water vapor plasma generated by the water vapor plasma generator. Further, the oily component can be subjected to an antioxidant treatment by irradiating the oily component-containing substance with water vapor plasma. Further, it can be used for food processing such as roasting.
  • sterilization and sterilization are performed by irradiating the object to be processed with the water vapor plasma of the present invention, sterilization and sterilization is performed in a very short time.
  • the object to be processed is a food such as wheat, protein It can be sterilized and sterilized without denaturing or degrading nutrients such as vitamins and minerals.
  • the object to be treated is not particularly limited, but in particular, in the case of food, it can be applied to various foods such as soybeans, wheat, red beans, coffee, and noodles. Further, the present invention can be similarly applied to feed for livestock and agricultural products, such as waste food.
  • Irradiation with water vapor plasma can sterilize and sterilize microorganisms such as general live bacteria, coliform bacteria, Escherichia coli, and spore bacteria present on the surface of the object to be treated, especially in high-temperature and high-humidity conditions where bacteria can easily propagate. Very useful for food preservation.
  • the sterilization / sterilization method using the water vapor plasma of the present invention the sterilization / sterilization effect is produced by irradiation of the object to be processed within 30 seconds. Depending on the type of the object to be processed, the effect can be exhibited even by irradiation for a shorter time, and the irradiation time can be appropriately set according to the type of the object to be processed.
  • the oil component-containing substance means foods, supplements, medicines, quasi drugs, cosmetics, feeds and the like containing oil components such as edible fats and oils, unsaturated fatty acids, carotenoids, phospholipids and oil-soluble vitamins.
  • oil components such as edible fats and oils, unsaturated fatty acids, carotenoids, phospholipids and oil-soluble vitamins.
  • the oily component-containing substance it is a concept that includes a substance in a state of containing the oily component in the production process of the product, such as a composition containing the oily component.
  • the composition itself containing an oil-based component is also included, and includes a substance in a state of containing an oil-based component in the manufacturing process of a product.
  • edible oils and fats include vegetable oils (wheat germ oil, coconut oil, evening primrose oil, avocado oil, almond oil, linseed oil, sesame oil, kyounin oil, walnut oil, refined olive oil, sesame oil, refined camellia oil, tea seed oil , Hato oil, jojoba oil, borage seed oil, yuzu seed oil, yucha oil, rosehip oil, horse oil, lamprey oil, suppon oil, cacao butter, rice bran oil, brown rice germ oil, soybean oil, cottonseed oil, rapeseed oil, Palm oil, palm kernel oil, palm oil, corn oil, peanut oil, safflower oil, castor oil, drill oil, etc.), animal oil (eg, beef tallow, pork fat, chicken fat, milk fat, egg yolk oil, etc.), fish oil (eg Sardine oil, mackerel oil, liver oil, whale oil, etc.), or processed oils thereof (for example, fractionated oil, hydrogenated oil, transesterified oil, etc.
  • Examples of the unsaturated fatty acid include those having one or more unsaturated bonds in the molecule, and the number of carbon atoms is not particularly limited.
  • carotenoids examples include, for example, carotene such as ⁇ -, ⁇ -, and ⁇ -, capsaxanthin, astaxanthin, lutein, zeaxanthin, lycopene, crocin, anato, and algae, microorganisms, plants, animals, and the like containing these components. Thing etc. are mentioned.
  • phospholipids examples include soy lecithin, egg yolk lecithin, phosphatidylcholine, sphingosine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylinositol, phosphatidyl chrysolol, enzyme-treated lecithin, and fractionated lecithin.
  • oil-soluble vitamins examples include vitamin A, for example, fatty acid esters such as vitamin A acetate and vitamin A palmitate, vitamin A oil, and the like.
  • the sterilization / sterilization treatment and anti-oxidation treatment of the present invention may be performed by irradiating the raw material with water vapor plasma as long as it is a food product, or by irradiating with water vapor plasma after making a processed product.
  • irradiating the raw material with water vapor plasma as long as it is a food product
  • water vapor plasma after making a processed product.
  • antioxidant treatment of vegetable oil, which is food, rapeseed or flaxseed, which is the raw material may be irradiated with water vapor plasma in the raw state and then oiled, and then oiled first and then irradiated with water vapor plasma. You may do it.
  • the raw material roasted previously can also be used.
  • the effect of having been antioxidant can be determined by measuring, for example, an AV (acid value) value or a POV (peroxide value) value. Specifically, it can be determined that oxidation is proceeding when the AV value is 2 or more and the POV value is 20 or more in the case of food. Further, when the oil component is oxidized, an odor called “return odor” or “deteriorated odor” is generated. Therefore, it is possible to determine the antioxidant effect by confirming the odor.
  • Example 1 The processing chamber of the water vapor plasma generator shown in FIG. 1 is the processing chamber of FIG. 5, the high-frequency output is set to 30 kW, the frequency is set to 20 kHz, the plasma temperature is set to 400 ° C., and soybeans, wheat and red beans are respectively set in the processing chambers.
  • the water vapor plasma was irradiated. The presence of bacteria before and after irradiation with water vapor plasma was confirmed. The results are shown in Table 1.
  • the object to be treated was soybean, the number of general viable bacteria decreased, and the spore bacteria group was not detected.
  • the material to be treated was wheat, the coliform group was negative, the number of general viable bacteria was decreased or not detected, the spore bacteria group was not detected, and the Bacillus cereus was negative.
  • the object to be treated was red beans, the number of general viable bacteria was decreased or not detected, and the spore bacteria group was decreased or not detected.
  • Example 2 The processing chamber of the water vapor plasma generator shown in FIG. 1 is a drop type, wheat is introduced into the processing chamber with a high frequency output of 30 kW and a frequency of 20 kHz, and water vapor plasma is irradiated. The presence of bacteria before and after irradiation with water vapor plasma was confirmed. As a comparative example, sterilization and sterilization treatment using heating steam, which has been conventionally used, was performed. The results are shown in Table 2.
  • the processing chamber of the water vapor plasma generator shown in FIG. 1 is a drop type as it is, the high frequency output is set to 30 kW, the frequency is set to 20 kHz, the plasma temperature is set to 300 ° C., and 30 kg of raw rapeseed is input from the workpiece inlet 22. And it hold
  • the rapeseed subjected to the antioxidant treatment was squeezed to obtain about 20 L of rapeseed oil. Thereafter, the obtained rapeseed oil was sealed in a transparent polypropylene container and stored in a cool and dark place at room temperature for 36 months.
  • AV (acid number) test and POV (peroxide number) test were performed.
  • the AV test was measured using AV-CHECH paper (manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.), and the POV test was measured using POV test paper (manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd.).
  • AV-CHECH paper manufactured by Toyo Roshi Kaisha, Ltd.
  • POV test was measured using POV test paper (manufactured by Shibata Kagaku Co., Ltd.).
  • an AV value between 0.5 and 1.0 was shown.
  • Example 4 By installing an iron net in the processing chamber of the water vapor plasma generator shown in FIG. 1, chicken water, beef and pork are held in the water vapor plasma irradiation opening 24 and irradiated with water vapor plasma at 300 ° C., the chicken meat and beef The oil was prepared by dissolving pork. Meat pieces irradiated with water vapor plasma are instantly melted and fall as oil, and the oil generated in a receiver (not shown) accumulates. The chicken oil thus produced was designated as sample 1, beef oil as sample 3, and pork oil as sample 5.
  • Oil was prepared from chicken, beef, and pork by the cooking method used to prepare ordinary animal oil.
  • the chicken oil thus produced was designated as sample 2, beef oil as sample 4, and pork oil as sample 6.
  • Example 2 With respect to each of the oil obtained in Example 2 and the oil obtained in Comparative Example 1, the change over time in AV value and POV value in a dark place storage at 40 ° C. was measured. Samples 1 to 6 were sealed in 6 portions of 20 g each in a 100 g vial and sealed in a dark place at 40 ° C. The AV value and POV value were measured for 1 to 4 weeks, starting from the start of storage. The results are shown in Tables 3 and 4.
  • the oil prepared by irradiating with water vapor plasma is less oxidized than the oil prepared by the usual method.
  • Tempura was fried using the rapeseed oil obtained in Example 3 (after storage for 36 months).
  • the fried tempura was put in a transparent polypropylene food bag and stored in a sealed state with air in the bag.
  • the storage was performed at 40 ° C. in a bright place exposed to direct sunlight. After 23 days, when the color change was confirmed by visual observation, there was no color change and no mold was observed. Moreover, when the bag was opened and the smell of tempura was confirmed, there was no return odor or deterioration odor.
  • the water vapor plasma generated by the water vapor plasma generator of the present invention has a sterilizing / sterilizing action and an antioxidant action.
  • sterilization / sterilization method of the present invention sterilization / sterilization can be performed by a simple method without destroying the ingredients of the food.
  • the antioxidant treatment method of the present invention can be applied to various industrial fields such as foods, supplements, medicines, quasi drugs, cosmetics and feeds that are such oily component-containing substances.
  • the shelf life and the expiration date for consumption will be significantly increased, which is useful for industry. The nature is extremely large.

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Abstract

　水蒸気プラズマを安定して生成することができる、水蒸気プラズマ生成装置を提供する。 この装置は、水蒸気プラズマ生成装置において、被加熱体を水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側へ向かって一体に連設された複数の被加熱部材により構成し、前記複数の被加熱部材には、配置位置が水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側に向かうにつれて徐々に数が減らされた貫通孔と、それぞれが対向する面の少なくとも一方に前記貫通孔とともに水蒸気の通過域を構成する凹部とが形成されているものである。 この装置により発生した水蒸気プラズマを被処理物に照射することで、滅菌・殺菌処理を行うことが可能となる。また、この装置により発生した水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射することで、抗酸化処理を行うことが可能となる。

Description

水蒸気プラズマ生成装置、並びに水蒸気プラズマを用いた滅菌・殺菌方法及び抗酸化処理方法
　本発明は水蒸気プラズマ生成装置、並びに水蒸気プラズマを用いた滅菌・殺菌方法及び抗酸化処理方法に関する。
　従来、食品等の滅菌・殺菌装置としては、例えば加熱蒸気を用いたものが知られている（国際公開第２００４／０６８００３号パンフレット）。具体的には、複数の球体等からなる被加熱体を充填した筒状体の一方から噴射水を導入し、筒状体の外周に巻回された励磁コイルを介して被加熱体を高周波誘導加熱することにより、筒状体の他方から加熱蒸気を噴出させる。この加熱蒸気を食品等に噴射して、滅菌・殺菌を行う装置が記載されている。
　また、食用油脂、不飽和脂肪酸、リン脂質、脂溶性ビタミン等の油性成分を含む加工食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等の分野においては、油性成分の酸化を制御するために、種々の抗酸化物質を使用する、製造過程や包装などでの酸化防止策が検討されている。これらの抗酸化の手法としては、例えば、オキシ酸を添加する方法（特開平０７－２５８６８２号公報）、しょうゆ醸造の過程において副産物として生ずるしょう油を添加する方法（特開平１１－０１２５９２号公報）、α－リポ酸の添加により抗酸化性を付与する方法（特開２００８－０１３６３０号公報）などが検討されている。
　一方、水蒸気プラズマについては、排ガスの処理に用いることや（特開平６－３４３８２０号公報）、有機ハロゲンの分解に用いること（特開平９－２６２４５９号公報）が検討されている。しかしながら、これらで用いる水蒸気プラズマは不安定であったり、プラズマの中心温度が１万度と極めて高いものであった。また、水蒸気プラズマをエッチングに用いることが検討されているが（特開２００１－３０８０７０号公報）、電極間にプラズマを発生させる従来の方法であり、安定的なプラズマの供給に問題がある。また、圧力と電圧を所定の数値に調整してプラズマを発生させ、医療器具などの殺菌に用いることが検討されているが、（特開２００８－１８８０３２号公報）食品などに応用できる装置ではない。
　上記、加熱蒸気を用いた滅菌・殺菌装置では、加熱蒸気の温度が不安定である等の理由で、十分な滅菌、殺菌効果を得ることができない場合があった。また、無理に滅菌・殺菌効果を得ようとして、時間をかけて高温の加熱蒸気を食品等の被処理物に噴射すると、食品等の栄養成分等が変性、分解してしまうという問題が生じた。
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、短時間で大量の被処理物を滅菌・殺菌することができ、同様に油性成分含有物質を抗酸化処理することができる水蒸気プラズマを安定して生成することができる水蒸気プラズマ生成装置を提供することを課題とする。
　本発明者らは、プラズマが有する非常に活性の高い原子や分子に着目して研究を重ね、特定の構成を有する被加熱部材を複数備える装置により、水蒸気プラズマを安定して生成することができることを見出し、本発明を完成させた。また、該プラズマ生成装置により生成された水蒸気プラズマを被処理物に照射することで、短時間の処理で滅菌・殺菌効果を得ることを見出した。さらに、該プラズマ生成装置により生成された水蒸気プラズマを用いて油性成分を含有する食品等を処理した場合に、空気中で酸化しやすい不飽和脂肪酸等の酸化が防止できることを見出した。
　すなわち、本発明は以下に示す通りである。
　流入した水蒸気を水蒸気プラズマとして流出させるとともに導電性を有する被加熱体と、前記被加熱体に巻回されるとともに、高周波が供給され前記被加熱体を電磁誘導加熱するコイルとを備えた水蒸気プラズマ生成装置であって、
　前記被加熱体は、水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側へ向かって一体に連設された複数の被加熱部材により構成され、
　前記複数の被加熱部材には、配置位置が水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側に向かうにつれて徐々に数が減らされた貫通孔と、それぞれが対向する面の少なくとも一方に前記貫通孔とともに水蒸気の通過域を構成する凹部とが形成され、
　前記コイルは、その線体の中心に中空管を有し、前記中空管は冷却液が流される流路である、水蒸気プラズマ発生装置。
　また本発明は、上記装置を用いて生成した水蒸気プラズマを被処理物に照射する工程を含む、被処理物の殺菌・滅菌処理方法である。
　また本発明は、上記装置を用いて生成した水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する工程を含む、油性成分の抗酸化処理方法である。
　また本発明は、上記装置を用いて生成した水蒸気プラズマを食品に照射する工程を含む、食品の製造方法である。
　本発明によれば、水蒸気プラズマを安定して生成することができる水蒸気プラズマ生成装置を提供することができる。また、水蒸気プラズマを安定して生成することができるようになったことから、このような水蒸気プラズマを食品などの被処理物に照射することで、食品中の栄養分を壊すことなく、簡単に食品等の殺菌・滅菌処理を行うことができる。その結果、高温高湿地域における食品等の保存の状態を良好に保つことができる。
　また、上記水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射することにより、物質中の成分を壊すことなく非常に短時間で簡易な方法により、簡単に油性成分含有物質の抗酸化処理を行うことができる。その結果、油性成分を含む食品やサプリメント、医薬等の保存期間を大幅に伸ばすことができる。さらに、抗酸化処理がうまくいかず上市が難しい食品などについても、簡易な方法で抗酸化処理することで上市することができる。
本発明に用いる水蒸気プラズマ発生装置の例 （Ａ）は蒸気ボイラから水蒸気が流入する側の一番端に位置する被加熱円盤部材の一例の側面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）に示した被加熱円盤部材の正面図である。 （Ａ）は水蒸気プラズマを流出させる側の一番端に位置する被加熱円盤部材の一例の側面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）に示した被加熱円盤部材の正面図である。 （Ａ）は、本発明の水蒸気プラズマを照射する処理室の一構成を表す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示した処理室のＢ－Ｂ線における矢視断面図である。 （Ａ）は、本発明の水蒸気プラズマを照射する処理室の一構成を表す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示した処理室のＢ－Ｂ線における矢視断面図である。
　本発明の水蒸気プラズマ発生装置は、被加熱体と、被加熱体を電磁誘導加熱するコイルとを備える。上記被加熱体に流入した水蒸気は、被加熱体内で加熱され、電離した状態になり、水蒸気プラズマとして流出される。
　水蒸気を加熱するための上記被加熱体は、電磁誘導加熱するコイルにより巻回されている。上記被加熱体は、コイルに高周波が供給されることで電磁誘導加熱される。上記被加熱部材は、電磁誘導により加熱されるため、導電性を有する部材である必要がある。また、後述するが、本発明の水蒸気プラズマは２５０℃～８５０℃であることが好ましい。このため上記被加熱部材は、８５０℃の温度であっても安定性を有する材料からなることが好ましい。具体的には鉄、ステンレス、銅等が挙げられる。流入した水蒸気は、上記被加熱体により加熱されるが、２５０℃以上に加熱されることが好ましい。２５０℃以上であることで、安定して水蒸気プラズマが発生するからである。このとき高周波の出力が３０ｋＷ以上であることが好ましい。安定して水蒸気プラズマを生成することができるためである。
　上記被加熱部材は、水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側へ向かって一体に連設された複数の被加熱部材により構成されている。また、複数の被加熱部材には、配置位置が水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側に向かうにつれて徐々に数が減らされた貫通孔と、それぞれが対向する面の少なくとも一方に前記貫通孔とともに水蒸気の通過域を構成する凹部とが形成される。
　このような構成を有することで、被加熱体に流入した水蒸気は、電磁誘導加熱された被加熱体により高温になるとともに、流出側に向かって徐々に数が減っていく貫通孔及び水蒸気の通過域を構成する凹部を通過する。この際、上記被加熱部材は流出側に向かって通過域が徐々に制限されるため、水蒸気は、被加熱円盤部材にぶつかりながら徐々に膨張するとともに貫通孔を通り抜ける力が徐々に増していき、その結果、電離した状態になり、水蒸気プラズマとして流出される。
　また、被加熱体を通過する流体の温度を安定させるため、かつ、コイル自体の発熱を防止するため、被加熱体に巻回されたコイルは、その線体の中心に中空管を有し、中空管には冷却液を流す必要がある。冷却液の種類は特段限定されないが、水を用いることがコスト面から好ましい。また、冷却液の温度は特段限定されないが、冷却水を用いる場合、常温に近い１０～４０℃程度であればよい。
　本発明の実施の形態に係るプラズマ生成装置について、以下図面を参照して説明する。
　プラズマ処理装置１は、食品、食料、資料、医薬品等の被処理物の表面に存在する一般生菌、大腸菌群、芽胞菌等の微生物や害虫等を、水蒸気プラズマ生成装置１０により生成した水蒸気プラズマによって滅菌・殺菌する装置である。また、食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等の油性成分含有物質を、水蒸気プラズマ生成装置１０により生成した水蒸気プラズマによって抗酸化処理する装置である。
　プラズマ処理装置１は、図１に示すように、水蒸気プラズマ生成装置１０と、処理室２０と、インバータ３０と、蒸気ボイラ４０と、冷却液タンク５０とを備えている。
　水蒸気プラズマ生成装置１０は、食品等の被処理物に照射する水蒸気プラズマを生成する装置である。水蒸気プラズマ生成装置１０は、被加熱体１１と、被加熱体１１を電磁誘導加熱するためのコイル１２と、被加熱体１１を覆って保温する断熱材１３と、被加熱体１１に蒸気ボイラ４０で生成した水蒸気を流入するための水蒸気流入部７１と、被加熱体１１から生成した水蒸気プラズマを流出するための水蒸気プラズマ流出部７２と、水蒸気プラズマを処理室２０へと噴出させるための噴射ノズル７３とを備えている。なお、水蒸気プラズマ生成装置１０は、図示しないプラスチック製の絶縁カバーで保護されている。
　被加熱体１１は、インバータ３０からの高周波電流が供給されたコイル１２により電磁誘導加熱される。被加熱体１１は、導電性を有する複数の被加熱円盤部材１１ａにより構成されることが好ましい。被加熱体は必ずしも円盤部材である必要は無いが、被加熱体をコイルにより電磁誘導加熱する効率性を考えると、円盤状であることが好ましい。被加熱円盤部材１１ａには、導電性材料が用いられ、例えば鉄、ステンレス鋼、ニッケル、チタン等の金属やカーボンセラミック等の導電性セラミック材料等が用いられる。
　複数の被加熱円盤部材１１ａは、図１に示すように、蒸気ボイラ４０から水蒸気が流入される側から水蒸気プラズマを流出させる側にむかって、一体に連設される。また、被加熱円盤部材１１ａには、図２及び図３に示すように、複数の貫通孔１１１ａが形成され、被加熱円盤部材１１ａの表面、裏面にはそれぞれ複数の溝１１２ａが形成されている。図２は蒸気ボイラ４０から水蒸気が流入される側の一番端に位置する被加熱円盤部材１１ａを示し、図３は水蒸気プラズマを流出させる側の一番端に位置する被加熱円盤部材１１ａを示す。
　被加熱円盤部材１１ａに形成される貫通孔１１１ａは、蒸気ボイラ４０から水蒸気が流入される側から水蒸気プラズマを流出させる側に向かうにつれて、その数が徐々に減るように形成されている。一例をあげると、蒸気ボイラ４０から水蒸気が流入される側の一番端に配置された被加熱円盤部材１１ａに形成された貫通孔１１１ａの数は例えば１００個、水蒸気プラズマを流出させる側の一番端に配置された被加熱円盤部材１１ａに形成された貫通孔１１１ａの数は例えば１０個である。なお、一体に連設される被加熱部材の数に特段の制限はなく、高周波の出力、周波数や被処理物の種類、量などに応じて決定される。
　被加熱円盤部材１１ａの溝１１２ａは不規則に形成されているので、複数の被加熱円盤部材１１ａ間には空間１１３ａ（図１）が形成される。被加熱体１１に流入した水蒸気は、空間１１３ａおよび貫通孔１１１ａ内のみに通過可能な範囲が制限され、また、水蒸気プラズマとして流出する側に向かうにつれて貫通孔１１１ａの数が減っていくため通過可能な範囲は徐々に制限される。
　被加熱体１１に流入した水蒸気は、電磁誘導加熱された被加熱体１１により２５０℃以上の温度になるとともに、流出側に向かって徐々に数が減っていく貫通孔１１１ａ、および、空間１１３ａ内のみを通過し、流出側に向かって通過域が徐々に制限される。このため水蒸気は、被加熱円盤部材１１ａにぶつかりながら徐々に膨張するとともに貫通孔１１１ａを通り抜ける力が徐々に増していき、その結果、電離した状態になり、水蒸気プラズマとして流出される。なお、通過域が流出側に向かって徐々に制限されるにもかかわらず、流入した水蒸気が逆流することはない。また、被加熱体１１に流入した水蒸気は電磁誘導加熱されるが、加熱された水蒸気が２５０℃よりも低い場合には、水蒸気プラズマが安定して生成されない傾向にある。
　流出された水蒸気プラズマ中には、正と負の荷電粒子が高速で飛びまわっており、荷電粒子の間に大きなクーロン力が働くために、過熱蒸気のような電気的中性気体よりも粒子のもつ運動エネルギーがはるかに大きくなる。この高エネルギーの粒子によって結合を切られた水蒸気中の水素原子、酸素原子、ＯＨラジカルなどの活性の高い中性の原子や分子がプラズマ中に存在していること等のため、水蒸気プラズマは高い殺菌、滅菌力、更には抗酸化作用を有する。
　被加熱体１１を製造するには、まず複数の角板に貫通孔１１１ａおよび溝１１２ａをそれぞれ形成する。その後、それぞれの角板を溶接により接合する。そして、接合された複数の角板をそのまま被加熱体として用いることもでき、更に旋盤により円盤状に形成することで、被加熱体とすることもできる。
　コイル１２は、その線体の中心に中空管を有し、流入ホース５１から中空管に冷却液を流すことにより、コイル１２自体の発熱を防止するとともに、被加熱体１１を通過する流体の温度を安定させることができる。コイル１２に冷却液を流さないと、被加熱体１１を通過する流体の温度が不安定になり、水蒸気プラズマを生成することができない。
　インバータ３０は、コイル１２を介して被加熱体１１に高周波誘導加熱を施す装置である。インバータ３０は、高周波インバータが用いられ、高周波の出力は３０～５００ｋＷ程度であることが好ましく、周波数は１０～２０ｋＨｚであることが好ましい。なお、インバータ３０は、導電線３１によりコイル１２に電気的に接続されている。
　高周波の出力が３０ｋＷ以上であることにより、水蒸気プラズマ生成装置１０により水蒸気プラズマを安定して生成することができる。なお、インバータ３０内にも冷却液タンク５０からの冷却液の流入ホース５１が通っており、内部に配置された半導体素子等を除熱する。
　蒸気ボイラ４０は、導管６０により水蒸気流入部７１を介して水蒸気プラズマ生成装置１０に接続されている。なお、導管６０には、蒸気ボイラ４０により発生させた水蒸気の開閉弁６１と逆止弁６２が設けられている。
　冷却液タンク５０は、冷却液をコイル１２の線体の一端に流入させるとともにインバータ３０内部を除熱するための流入ホース５１と、冷却液をコイル１２の線体の他端から流出させるための流出ホース５２とを有する。
　処理室２０は、円筒状の本体２１と、本体の上方に配置された被処理物投入口２２と、被処理物投入調整部２３と、本体２１の側壁に形成された水蒸気プラズマ照射開口部２４と、本体２１を支持する設置台２５とを備えている。水蒸気プラズマ照射開口部２４には、水蒸気プラズマ導入管７４が接続されている。
　本体２１内での水蒸気プラズマの温度は、２５０℃以上８５０℃以下で安定した温度となる。被処理物の種類に応じて水蒸気プラズマの温度を適宜設定することができる。
　水蒸気プラズマ生成装置１０の噴射ノズル７３から噴射された水蒸気プラズマを、水蒸気プラズマ導入管７４を介して、水蒸気プラズマ照射開口部２４から噴射させた状態で、被処理物を被処理物投入口２２から投入すると、被処理物に水蒸気プラズマが照射される。これによりプラズマ照射処理がされる。
　処理室２０は、被処理物の種類に応じて適宜設計変更することが可能である。図１では処理室の上方から被処理物を投入し、重力により落下する途中で瞬時に水蒸気プラズマが照射される構造になっているが、処理室を水平方向に長く設計し、ベルトコンベアなどを用いることで比較的長い時間プラズマを照射することができる設計とすることも可能である。また、動物油などの場合には、処理室中のプラズマ投入口部分に肉片を保持するための網などを設置し、下方部分に溶解した油の受け皿を設置するなど、適宜その設計を変更することが可能である。
　このように本実施の形態の水蒸気プラズマ生成装置では、被加熱体１１の構造を、流入した水蒸気の通過域が流出側に向かって徐々に制限されるようにした。また、コイル１２の線体に冷却液を流して被加熱体１１を通過する水蒸気の温度を安定させることにより高出力のインバータ３０による高周波の供給を可能にした。その結果、安定した水蒸気プラズマを生成することができるようになった。そのため、水蒸気プラズマを種々の用途に用いることが可能となった。
　以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、本実施の形態では、被加熱体１１を被加熱円盤部材１１ａにより構成する例について示したが、流入側から流出側へと向かって、流体の通過域を徐々に狭くする構造であればよく、例えば被加熱部材は角材状、球体状、不定形塊状体等であってもよい。
　また、本実施の形態では、被加熱円盤部材１１ａに形成する貫通孔１１１ａの数を１００個から１０個へと流出側に向かって徐々に減らす例について説明したが、貫通孔１１１ａの数や大きさや減らし方は、被加熱円盤部材１１ａ自体の数、大きさ等や高周波の出力、周波数や被処理物の種類、量等に応じて、決定される。
　また、本実施の形態では、被加熱円盤部材１１ａに溝１１２ａを形成して、空間１１３ａを構成させる例について説明したが、空間１１３ａを構成することができる凹部であればよく、例えば、へこみを形成するように被加熱円盤部材を形成することもできる。
　また、本実施の形態では、被加熱円盤部材１１ａの両面に溝１１２ａを形成する例について説明したが、被加熱円盤部材１１ａのそれぞれが対向する面の一方だけに形成するようにしてもよい。また、被加熱円盤部材１１ａが配置される位置によっては、溝１１２ａを形成しないものもある。
　また、本実施の形態では、被加熱体１１に流入させる水蒸気を発生させるために蒸気ボイラ４０を用いた例について説明したが、水蒸気を発生させる装置であればよく、例えばタンクに水を貯めて流出する水を電気的に加熱させて水蒸気を発生させてもよい。
　上記水蒸気プラズマ生成装置により生成した水蒸気プラズマを食品等に照射することで、食品等の滅菌・殺菌を行うことができ、また、油性成分含有物質に照射することで抗酸化処理を行うことができる。上記処理室２０の構成は上述したように、被処理物の種類により適宜設計変更することが可能である。例えば、上記処理室２０のような落下式を用いると、被処理物が水蒸気プラズマに照射されている時間が短いため、小麦などの粒が小さい食品の滅菌・殺菌処理や、アマニ、菜種などの植物油原料の抗酸化処理に特に適している。
　一方、大豆から検出される芽胞菌群などの耐性が高い菌が付着している食品の滅菌・殺菌処理や、コーヒー豆、ナッツ、種子を焙煎する処理に用いる場合には、例えば、以下のような構成を有する処理室を用いることが好ましい。
　処理室本体と、被処理物が収容される横型円筒状であって処理室に収容される網部と、前記網部に固定され前記被処理物を攪拌するスクリュー羽根とを有するとともに前記処理室内に収容される回転体と、前記回転体を回転駆動するモータと、水蒸気プラズマを前記処理室内に供給する水蒸気プラズマ供給部、とを備える処理室を用いることが好ましい。
　図４を用いて説明すると、処理室２１１は、処理室内に収容されるとともに、食品等の被処理物が収容される網状の回転体２１２と、処理室内に水蒸気プラズマを供給する水蒸気プラズマ供給部２１３と、網状の回転体２１２を回転駆動するモータ２１４と、網状の回転体２１２が固定されるとともにモータ２１４の駆動力を網状の回転体２１２に伝達するギヤ部２１５（２１５ａ、２１５ｂ）と、網状の回転体２１２に被処理物を投入するための投入部２１６と、投入部２１６の反対側に配置されているとともに滅菌・殺菌後の被処理物を取り出すための案内板２１９、とを備えている。
　回転体２１２は、収容した被処理物を滅菌・殺菌処理及び抗酸化処理において攪拌等するためのものである。回転体２１２は網部２１２ａとスクリュー羽根２１２ｂと、攪拌平板２１２ｃと、固定部２１２ｄとにより構成されている。網部２１２ａは、横型円筒状の網により構成されている。網部２１２ａは、収容される被処理物の細かさに応じて網目の大きさが変更される。網部２１２ａの一端は、被処理物が投入される投入開口部２１２ｅを有し、網部２１２ａの他端は被処理物が取り出される取出開口部２１２ｆを有している。
　スクリュー羽根２１２ｂは、網部２１２ａ内に収容された被処理物を攪拌する。スクリュー羽根２１２ｂは、螺旋状に連続して形成され、網部２１２ａの中心軸を回転軸として回転可能である。そしてスクリュー羽根２１２ｂは、被処理物の種類に応じてその厚さが変更される。よって回転体２１２には、被処理物の種類に応じてその厚さが変更される。よって回転体２１２には、被処理物の種類に応じて、網部２１２ａの網目の大きさやスクリュー羽根２１２ｂの厚さ等の調整が可能である。
　攪拌平板２１２ｃは、スクリュー羽根２１２ｂとともに網部２１２ａ内に収容され被処理物を攪拌する。なお、攪拌平板２１２ｃは、被処理物が例えば麺類等であって、回転体１２の回転数が遅い場合等に用いられる。攪拌平板２１２ｃは、網部２１２ａの延伸方向に沿って網部２１２ａの内周面に等間隔に固定される。
　一対の固定部２１２ｄは、回転体２１２を、ギヤ部２１５を介して処理室２１２内に着脱自在に収納、固定するためのものである。固定部２１２ｄは、園林上に形成されている。一対の固定部２１２ｄは、網部２１２ａの両端に取り付けられており、ボルト２１７が螺合するネジ穴（図示ぜず）が形成されている。固定部２１２ｄは、処理室２１１内に配置された一対のギヤ部２１２に、ボルト２１７をネジ穴に螺合することによりそれぞれ固定される。
　水蒸気プラズマ供給部２１３は、水蒸気プラズマ生成装置に接続され、二股に分かれた管により構成されている。水蒸気プラズマ供給部２１３は、処理室２１１内において回転体２１２の上方に配置される。水蒸気プラズマ供給部２１３には、水蒸気プラズマを放出する複数の孔２１３ａ（図４（Ｂ））が形成されている。
　モータ２１４の回転軸２１４ａには、処理室２１１内において歯車２１８ａが固定されている。この歯車２１８ａは、投入部２１６側のギヤ部２１５ａと歯合する。よって、モータ２１４の駆動力は、歯車２１８ａ及びギヤ部２１５ａを介して回転体２１２に伝達される。処理室２１１内の下方において歯車２１８ａと平行する位置に歯車２１８ｂが配置されている。歯車２１８ｂも投入部２１６側のギヤ部２１５ａと歯合して、ギヤ部２１５ａの回転を補助するとともに支持する。また、ベアリング２２０が、回転体２１２が浮くことを防止するために、ギヤ部２１５ａの内周面を案内すべく処理室２１１内に配置されている。
　また、案内板２１９側のギヤ部２１５ｂにも、並行して処理室２１１内に設けられた歯車２１８ｃ、２１８ｄが歯合されている。歯車２１８ｃ、２１８ｄにより、ギヤ部２１５ｂは支持されるとともに円滑に回転する。
　また、処理室は図５のような形態とすることもできる。以下、図５に基づいて、図４と異なる部分についてのみ説明する。
　処理室２１１は、回転体２１２が回転軸２２２ｇを備えている。回転軸２２２ｇと、螺旋状に連続して形成されたスクリュー羽根２２２ｂとは一体的に形成されている。回転軸２２２ｇは、図示しないモータの回転軸に脱着可能に接続され、処理室２１１外において回転可能に軸支されている。なお、回転体２１２は、図４の形態における攪拌平板２１２ｃを備えていない。
　本実施の形態では、回転体２１２の回転軸２２２ｇをモータにより回転駆動して、回転体２１２を回転させる。第１の実施の形態よりも容易な構成により回転体２１２を回転させることができるとともに、図４の形態と同様の処理を行うことができる
　上記に説明した処理室に被処理物を投入し、水蒸気プラズマ生成装置により生成した水蒸気プラズマを被処理物に照射することにより、殺菌・滅菌処理することができる。また、水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射することにより、油性成分を抗酸化処理することができる。さらに、焙煎などの食品の処理に用いることができる。
　本発明の水蒸気プラズマを、被処理物に照射し滅菌・殺菌を行う場合、滅菌・殺菌処理が非常に短時間で行われるので、例えば、被処理物が小麦等の食品の場合には、タンパク質、ビタミン、ミネラル等の栄養成分を変性、毀損することなく滅菌・殺菌することができる。本発明において被処理物は特段限定されるものではないが、特に、食品の場合には、大豆、小麦、小豆、コーヒー、麺類など、様々な食品に適用することができる。また、家畜用、農作物用の飼料、例えば廃棄食品などについても、同様に本発明を適用することができる。
　水蒸気プラズマの照射により、被処理物の表面に存在する一般生菌、大腸菌群、大腸菌、芽胞菌等の微生物を滅菌・殺菌することができ、特に菌が繁殖しやすい高温高湿状況下での食品の保存に非常に有用である。また、本発明の水蒸気プラズマを用いた滅菌・殺菌方法では、３０秒以内の被処理物に対する照射で滅菌・殺菌効果が生じる。被処理物の種類によっては、さらに短い時間の照射でも効果を発揮し、照射時間は被処理物の種類に応じて、適宜設定することができる。
　また、本発明において油性成分含有物質とは、食用油脂、不飽和脂肪酸、カロテノイド、リン脂質及び油溶性ビタミンなどの油性成分を含有する食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料、飼料等の油性成分含有物質を表し、加えて、油性成分を含有する組成物など、製品の製造過程において油性成分を含んでいる状態の物質も含む概念である。また、油性成分が含まれる組成物等のそのものも含まれ、製品の製造過程において油性成分を含んでいる状態の物質も含む。
　食用油脂としては、例えば、植物油（小麦胚芽油、しその実油、月見草油、アボガド油、アーモンド油、アマニ油、エゴマ油、キョウニン油、クルミ油、精製オリーブ油、ゴマ油、精製ツバキ油、茶実油、はと麦油、ホホバ油、ボラージシード油、ユズ種子油、ユチャ油、ローズヒップ油、馬油、ヤツメウナギ油、スッポン油、カカオ脂、コメヌカ油、玄米胚芽油、大豆油、綿実油、菜種油、パーム油、パーム核油、やし油、とうもろこし油、落花生油、ベニバナ油、ひまし油、きり油、等）、動物油（例、牛脂、豚脂、鶏脂、乳脂、卵黄油など）、魚油（例、イワシ油、さば油、肝油、鯨油など）、またはこれらの加工油（例えば、分別油、水素添加油、エステル交換油等）等が挙げられる。
　不飽和脂肪酸としては、分子中に１つ以上の不飽和結合を有するものが挙げられ、炭素数は特に限定するのもではなく、例えば、リノレン酸、リノール酸、ドコサヘキサエン酸（以下、ＤＨＡと略す）、エイコペンタエン酸（以下、ＥＰＡと略す）、アラキドン酸およびこれらの誘導体、異性体等が挙げられる。
　カロテノイドとしては、例えば、α－、β－、γ－等のカロテン、カプサキサンチン、アスタキサンチン、ルテイン、ゼアキサンチン、リコピン、クロシン、アナトーの成分およびこれらの成分を含む藻類、微生物、植物、動物等の抽出物等が挙げられる。
　リン脂質としては、例えば、大豆レシチン、卵黄レシチン、ホスファチジルコリン、スフィンゴシン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルクリセロール、酵素処理レシチン、分画レシチン等が挙げられる。
　油溶性ビタミンとしては、ビタミンＡ、例えば、ビタミンＡアセテート、ビタミンＡパルミテート等の脂肪酸エステルやビタミンＡ油等が挙げられる。
　本発明の滅菌・殺菌処理及び抗酸化処理は、食品であれば、原料に水蒸気プラズマを照射することでも良く、加工品とした後に水蒸気プラズマを照射することでも良い。例えば食品である植物油の抗酸化処理を例にあげると、その原料である菜種やアマニを生の状態で水蒸気プラズマ照射を行い、その後搾油しても良く、先に搾油してその後水蒸気プラズマを照射しても良い。また、先にローストした原料を用いることもできる。動物油の場合には、牛や豚などの肉片に直接水蒸気プラズマを照射し油を溶解して油を調製することもできるし、煮取り法などにより調製された油について水蒸気プラズマを照射することもできる。
　サプリメントや医薬、医薬部外品、化粧料であれば、油性成分を含有する組成物のみ先に水蒸気プラズマを照射した後に目的物を調製することもでき、目的物を調製した後に水蒸気プラズマを照射することもできる。
　上述したように、本発明の水蒸気プラズマ生成装置から発生した水蒸気プラズマを食品等に照射することで、殺菌、抗酸化など様々な効果を得ることが可能であり、例えば、コーヒー、豆類、お茶などに対し、焙煎などの目的で、本発明の水蒸気プラズマを照射する工程を経て製造された食品についても、本発明の効果が及ぶ。
　本発明において、抗酸化がされたとの効果は、例えばＡＶ（酸価）値やＰＯＶ（過酸化物価）値を測定することにより判断できる。具体的には、食品であればＡＶ値２以上、ＰＯＶ値２０以上となると酸化が進みかけていると判断することができる。また、油成分が酸化すると、「戻り臭」や「変敗臭」と呼ばれる臭いが発生するため、臭いを確認することでも抗酸化の効果を判断することは可能である。
　以下に、実施例を挙げて本発明について更に詳細に説明を加えるが、本発明がかかる実施例にのみに限定されないことは言うまでもない。
＜実施例１＞
　図１に示す水蒸気プラズマ発生装置の処理室を、図５の処理室とし、高周波の出力を３０ｋＷ、周波数を２０ｋＨｚ、プラズマの温度を４００℃に設定し、大豆、小麦及び小豆をそれぞれ処理室に投入し、水蒸気プラズマを照射した。水蒸気プラズマの照射の前後での細菌の存在を確認した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、被処理物が大豆の場合には、一般生菌数が減少し、芽胞菌群が検出されなくなった。
　被処理物が小麦の場合には、大腸菌群が陰性となり、一般生菌数が減少又は検出されなくなり、芽胞菌群が検出されなくなり、セレウス菌が陰性となった。
　被処理物が小豆の場合には、一般生菌数が減少または検出されなくなり、芽胞菌群が減少または検出されなくなった。
＜実施例２＞
　図１に示す水蒸気プラズマ発生装置の処理室そのまま落下式とし、高周波の出力を３０ｋＷ、周波数を２０ｋＨｚとして小麦を処理室に投入し、水蒸気プラズマを照射した。水蒸気プラズマの照射の前後での細菌の存在を確認した。比較例として、従来用いられている加熱蒸気による滅菌・殺菌処理を行った。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、水蒸気プラズマによる場合には、一般生菌数、大腸菌群が加熱蒸気を用いた場合と比較して、著しく減少することが理解できる。
＜実施例３＞
　図１に示す水蒸気プラズマ発生装置の処理室をそのまま落下式とし、高周波の出力を３０ｋＷ、周波数を２０ｋＨｚ、プラズマの温度を３００℃に設定し、生の菜種３０ｋｇを被処理物投入口２２から投入し、水蒸気プラズマ照射開口部２４からのプラズマが照射される位置で５秒間保持し、抗酸化処理を行った。
　次に抗酸化処理を行った菜種を搾油し、菜種油約２０Ｌを得た。その後、得られた菜種油を透明のポリプロピレン容器に封入し、そのまま３６ヶ月間常温で冷暗所に保管した。
＜試験例１＞
（１）容器を目視にて色の変化を確認したところ、色の変化はなかった。
（２）容器の蓋を開け、油の臭いを確認したところ、戻り臭や変敗臭はなかった。
（３）油の酸化の程度を測定するために、ＡＶ（酸価）テスト及びＰＯＶ（過酸化物価）テストを行った。ＡＶテストは、ＡＶ－ＣＨＥＣＨ紙（東洋濾紙株式会社製）を用いて測定し、ＰＯＶテストは、ＰＯＶ試験紙（柴田科学株式会社製）を用いて測定した。ＡＶテストの結果、０．５～１．０の間のＡＶ値を示した。また、ＰＯＶテストの結果、０～１０の間のＰＯＶ値を示した。なお、ＡＶ値による測定では、２以下の値であれば油の酸化は殆どみられないと判断できる。また、ＰＯＶ値による測定では、２０以下の値であれば油の酸化は殆どみられないと判断できる。
　これらの結果から、本発明の抗酸化処理を施した菜種油は、３６月経過しても酸化していないことがわかる。
＜実施例４＞
　図１に示す水蒸気プラズマ発生装置の処理室中に鉄製の網を設置することで、水蒸気プラズマ照射開口部２４に鶏肉、牛肉、豚肉を保持し、３００℃の水蒸気プラズマを照射して鶏肉、牛肉、豚肉を溶解させて油を調製した。水蒸気プラズマが照射された肉片は瞬時に溶解し油となって落下し、図示されていない受容器に生成した油が溜まる。このように生成した鶏油を試料１、牛油を試料３、豚油を試料５とした。
＜比較例１＞
　通常の動物性油の調製に用いられる煮取り法により鶏肉、牛肉、豚肉から油を調製した。このように生成した鶏油を試料２、牛油を試料４、豚油を試料６とした。
＜試験例２＞
　上記実施例２で得られた油と、比較例１で得られた油のそれぞれについて、４０℃暗所保管でのＡＶ値及びＰＯＶ値の経時変化の測定を実施した。
　上記試料１～６を１００ｇバイアル瓶に各２０ｇずつ、６本に小分けして密閉し、４０℃暗所で保存した。保存を始めた開始時を０週とし、１～４週のＡＶ値及びＰＯＶ値を測定した。結果を表３及び４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　水蒸気プラズマを照射し調製した油は、通常の方法により調製した油よりも酸化していないことがわかる。
＜試験例３＞
　実施例３で得られた菜種油（３６ヶ月保管後）を用いて、天ぷらを揚げた。揚げた天ぷらを透明なポリプロピレン製食品用封入袋に入れ、袋内に空気が入った状態で密閉保管した。保管は４０℃にて直射日光があたる明所にて保管した。
　２３日経過したところで、目視にて色の変化を確認したところ、色の変化はなく、カビなども全く見られなかった。また、袋を開封し、天ぷらの臭いを確認したところ、戻り臭や変敗臭はなかった。
　本発明の水蒸気プラズマ生成装置により生成した水蒸気プラズマは、滅菌・殺菌作用を有し、また、抗酸化作用を有している。本発明の殺菌・滅菌方法により、簡易な方法で、食品の成分を壊すことなく滅菌・殺菌処理が可能となる。また、本発明の抗酸化処理方法により、そのような油性成分含有物質である食品、サプリメント、医薬、医薬部外品、化粧料及び飼料など、様々な産業分野に適用が可能である。また、微生物の存在により長期保存が難しい食品や、酸化の進行が原因で消費の期限が短く設定してある製品については、保存可能な期限、消費の期限が著しく伸びることとなり、産業上の有用性は極めて大きい。
１　　　　水蒸気プラズマ処理装置
１０　　　水蒸気プラズマ生成装置
１１　　　被加熱体
１１ａ　　被加熱円盤部材
１２　　　コイル
１３　　　断熱材
２０　　　処理室
２１　　　処理室本体
２２　　　被処理物投入口
２３　　　被処理物投入量調整部
２４　　　水蒸気プラズマ照射開口部
２５　　　設置台
３０　　　インバータ
３１　　　導電線
４０　　　蒸気ボイラ
５０　　　冷却液タンク
５１　　　流入ホース
５２　　　流出ホース
６０　　　導管
６１　　　開閉弁
６２　　　逆止弁
７１　　　水蒸気流入部
７２　　　水蒸気プラズマ排出部
７３　　　噴射ノズル
７４　　　水蒸気プラズマ導入管
１１１ａ　貫通孔
１１２ａ　溝
１１３ａ　空間
２１１　　処理室
２１１ａ　処理室本体
２１１ｂ　上蓋
２１２　　回転体
２１２ａ　網部
２１２ｂ　スクリュー羽根
２１２ｃ　攪拌平板
２１２ｄ　固定部
２１２ｅ　投入開口部
２１３　　蒸気供給部
２１４　　モータ
２１５　　ギヤ部
２１６　　投入部
２１７　　ボルト
２１８　　歯車
２１９　　案内板
２２２ｂ　スクリュー羽根
２２２ｇ　回転軸

Claims (6)

  1. 　流入した水蒸気を水蒸気プラズマとして流出させるとともに導電性を有する被加熱体と、前記被加熱体に巻回されるとともに、高周波が供給され前記被加熱体を電磁誘導加熱するコイルとを備えた水蒸気プラズマ生成装置であって、
    　前記被加熱体は、水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側へ向かって一体に連設された複数の被加熱部材により構成され、
    　前記複数の被加熱部材には、配置位置が水蒸気の流入側から水蒸気プラズマの流出側に向かうにつれて徐々に数が減らされた貫通孔と、それぞれが対向する面の少なくとも一方に前記貫通孔とともに水蒸気の通過域を構成する凹部とが形成され、
    　前記コイルはその線体の中心に中空管を有し、前記中空管は冷却液が流される流路である、水蒸気プラズマ生成装置。
  2. 　前記流出する水蒸気プラズマの温度が２５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の水蒸気プラズマ生成装置。
  3. 　前記高周波の出力が３０ｋＷ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水蒸気プラズマ生成装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の水蒸気プラズマ生成装置により発生した水蒸気プラズマを被処理物に照射する工程を含む、被処理物の殺菌・滅菌方法。
  5. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の水蒸気プラズマ生成装置により発生した水蒸気プラズマを油性成分含有物質に照射する工程を含む、油性成分含有物質の抗酸化処理方法。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の水蒸気プラズマ生成装置により発生した水蒸気プラズマを食品に照射する工程を含む、食品の製造方法。
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